采動(dòng)覆巖失穩(wěn)破壞突水潰砂試驗(yàn)及防治研究.pdf

1、隨著煤礦開(kāi)采上限持續(xù)提高，受采動(dòng)影響，上覆含砂量較高松散含水層的水砂混合物涌人井下工作面，引發(fā)礦井財(cái)產(chǎn)損失更甚至人員傷亡的事故，具有重大安全隱患。本文基于研發(fā)的試驗(yàn)裝備，綜合運(yùn)用理論分析、數(shù)值模擬、物理模擬等方法，以厚松散層薄基巖采動(dòng)覆巖突水潰砂為工程背景，針對(duì)突水潰砂災(zāi)害影響因素及判據(jù)，隔水層穩(wěn)定性力學(xué)模型及數(shù)值模擬分析，水砂通道形成后水砂突涌特征，開(kāi)采引起的突水潰砂防治等進(jìn)行了相關(guān)的研究。論文主要工作如下：
　　（1）分析總結(jié)

2、出覆巖涌水潰砂災(zāi)害發(fā)生4個(gè)關(guān)鍵因素分別是物源、動(dòng)力源、通道和容納空間。根據(jù)煤層充分采動(dòng)后地表移動(dòng)和采場(chǎng)上覆巖層的活動(dòng)規(guī)律，建立地表最大下沉量和覆巖拉伸變形量與覆巖導(dǎo)水裂隙帶之間定量關(guān)系，從而給出導(dǎo)水裂隙帶高度的預(yù)測(cè)方法。
　?。?）將水砂突涌過(guò)程簡(jiǎn)化為一個(gè)裝著水砂混合物的存儲(chǔ)倉(cāng)通過(guò)排料口向外排出水砂混合物的過(guò)程。通過(guò)對(duì)水砂通道上方松散砂體成拱進(jìn)行受力分析，建立無(wú)限長(zhǎng)縫隙型孔成拱模型。當(dāng)不考慮砂體水力學(xué)作用時(shí)，獲得力平衡狀態(tài)時(shí)水砂通

3、道的極限寬度。當(dāng)考慮水對(duì)砂體的運(yùn)動(dòng)作用時(shí)，建立考慮水砂耦合作用的涌水潰砂發(fā)生判據(jù)。
　?。?）對(duì)綜采垮落法頂板單一巖層形成的隔水層和條帶充填法頂板隔水層進(jìn)行穩(wěn)定性力學(xué)分析，得出關(guān)鍵層破壞臨界載荷和導(dǎo)水裂隙帶高度計(jì)算公式。結(jié)合運(yùn)河煤礦7311工作面工程背景，用數(shù)值模擬軟件對(duì)隔水層穩(wěn)定性進(jìn)行數(shù)值模擬研究，分析對(duì)比條帶置換充填開(kāi)采和條帶開(kāi)采時(shí)導(dǎo)水裂隙帶的發(fā)育情況。
　?。?）基于研制的水砂突涌試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行了不同水壓力和不同松散層組